一種用于飛機衛(wèi)生間閥門的合金材料的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于閥門合金材料領域，具體涉及一種用于飛機衛(wèi)生間閥門的合金材料。
【背景技術】
[0002] 在飛機上因為交通工具的特殊性，飛機衛(wèi)生間面臨的問題是，不方便使用盛有水 的抽水馬桶，因為當每遇到一次顛簸時，都可能濺出水來。這樣也無法用水和虹吸管或地球 引力來清理馬桶。這時，人們就設計了主動真空系統(tǒng)來替代被動虹吸管，因此飛機廁所又稱 真空廁所。1975年，飛行員詹姆斯堪伯發(fā)明了我們現(xiàn)在所用的噪聲巨大的真空馬桶。真空廁 所用水量少、可要求更小的下水管直徑、沖洗方向不受任何限制。真空系統(tǒng)無需考慮地球引 力，不用防止下水管垂直向上。管道也無需向下，安裝新廁所布局更靈活。每沖一次真空馬 桶的耗水量僅為240ml。耗水量越少意味著飛機的重量就可以更輕，可以帶來更高的飛行效 率。真空馬桶工作主要是利用機艙內(nèi)外的氣壓差，把污物以每秒30米的速度送入位于飛機 后部的污水箱。在空客A380上，近800名乘客所產(chǎn)生的廢物只用2秒鐘就穿過長達60米的機 體，這在當時也是沖馬桶速度的最高紀錄。
[0003] 但是，飛機上使用的真空馬桶的下水孔很小，直徑如一粒雞蛋，而且有一片能活動 的閥門，極易堵塞。這些情況對飛機衛(wèi)生間用閥門的質(zhì)量提出了很高的要求，尤其是閥門的 材料，是決定閥門質(zhì)量的關鍵，設置影響到航空安全。但是，目前對于飛機衛(wèi)生間用閥門合 金材料的研究非常有限，如何選取合適的合金材料來制備飛機衛(wèi)生間用閥門，是本行業(yè)技 術人員所面臨的一大難題。
[0004] -般民用飛機經(jīng)常處于飛行狀態(tài)，飛行人員和乘客經(jīng)常使用衛(wèi)生間，因而閥門使 用頻率很高，這就要求閥門具有較高的耐磨性，另外，為了節(jié)省飛機的檢修時間，使得檢修 工作放到重要部件上，必須對經(jīng)常使用的閥門提出較高的耐磨性和耐腐蝕性，其次，由于飛 機經(jīng)常在氣壓交變的環(huán)境下工作，這樣就要求閥門具有耐氣壓變化的抵抗能力。
[0005] 目前急需一種耐磨性好、耐腐蝕、具有耐氣壓變化的閥門材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于飛機衛(wèi)生間閥門的 合金材料，其具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，耐氣壓變化，耐磨的性能。
[0007] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明采取如下的技術方案：
[0008] -種用于飛機衛(wèi)生間閥門的合金材料，采用金屬單質(zhì)與非金屬單質(zhì)熔融其特征在 于，所述合金材料是珠光體面積率為85%以上的組織，且距表面深0.35mm的珠光體團的粒 度號的平均值Pave及其標準偏差Ρσ分別滿足下述公式:9.0 < Pave <13.0;0.0<Ρσ<0.3; 所述合金材料硬度2 85ΗΒ，屈服強度2 1720MPa，在-78°C條件下的抗拉強度為360MPa~ 480MPa，伸長率為46%~51 %，斷面收縮率為62%~65% ;所述合金材料的化學元素成分及 其質(zhì)量百分比為：
[0009] 0 · 6 % ~1 · 0 % 的碳，0 · 65 % ~1 · 10 % 的錳，0 · 035 % ~0 · 045 % 的磷，0 · 03 % ~ 0.04% 的硫，0.15% ~0.355% 的硅，18.0% ~20.0% 的鉻，0.15% ~0.25% 的鉬，9.0% ~ 12.0% 的鎳，0.21 % ~0.30% 的銅，0.31 % ~0.42% 的鋅，17.0% ~20.0% 的鈷，8.0% ~ 11.0% 的鍶，0.10% ~0.30% 的鑭，0.50% ~3.0% 的硼，0.10% ~0.50% 的鋁，0.01% ~ 0.03 %的銠，其余為鐵。
[0010] 進一步地，鑭的質(zhì)量百分比為0.10%~0.20%，硼的質(zhì)量百分比為0.50%~ 2.0%，鋁的質(zhì)量百分比為0.25%~0.30%，鈷的質(zhì)量百分比為17.0%~18.0%，銠的質(zhì)量 百分比為0.01%~0.02%。
[0011] 進一步地，合金材料的化學元素成分及其質(zhì)量百分比為:碳〇 . 43 %、錳0.88 %、磷 0.040%、硫0.03%、硅0.35%、鉻18.0%、鉬0.21 %、鎳11 ·0%、銅0.28%、鋅0.39%、鈷 17.5%、鍶10%、鑭0.17%、硼1.50%、鋁0.29%、銠0.018%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0012] 本發(fā)明的另一目的，在于提供一種用于飛機衛(wèi)生間閥門的制備方法，其中，包括以 下步驟：
[0013] 步驟SO 1，將待熔煉的原材料加入水冷銅坩堝的真空室內(nèi)，抽真空，將錳、鉻、鉬、 鎳、銅、鋅、鈷、鍶、鑭、鋁、銠單質(zhì)以350 °C/min~500 °C/min的加熱速度加熱至熔融，保溫 30min~50min;
[0014] 步驟S02,將碳、磷、硫、娃、硼單質(zhì)粉碎至ΙΟμπι~20μπι的顆粒，再采用氬氣吹送至水 冷銅坩堝的真空室內(nèi)，使合金材料的原材料混合均勻；
[0015] 步驟S03,采用離心澆鑄的方法鑄造飛機衛(wèi)生間閥門合金材料，經(jīng)過熱等靜壓處理 得到飛機衛(wèi)生間閥門合金材料成品。
[0016] 更進一步地，在步驟S03中，離心澆鑄的方法為:鑄造預熱溫度為650°C~700°C，離 心轉(zhuǎn)速370rpm~400rpm，饒鑄過程在6秒~10秒完成。
[0017] 更進一步地，在步驟S03中，靜壓處理的方法為：在1280 °C~1300 °C，熱等靜壓 160MPa~200MPa的條件下，保壓1小時~2小時。
[0018] 以下，對本發(fā)明中采用的合金的成分組成的限定理由進行說明，成分組成中涉及 的％指質(zhì)量％。
[0019] 碳:0.6%~1.0%，鈷：17.0%~20.0%，鎳：9.0%~12.0%，鑭：0.10%~0.30%， 合金中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，碳量高還會降低合金的 耐大氣腐蝕能力;碳是對于閥門加工后的強度加強起有效作用的元素，因此需要含有0.6% 以上，隨著碳含量的增加，碳化物會增加，閥門的延展性、韌性降低會降低，因而將碳含量控 制在1.0%以下，同時為了提高延展性和韌性，加入0.10 %~0.30%的鑭，鑭的加入使得閥 門的耐磨性有所降低，為了不降低耐磨性，加入17.0 %~20.0 %的鈷和9.0 %~12.0 %的 鎳，這樣閥門的延展性、韌性、耐磨性進一步同時提高，同時由于加入的鑭是少量的，因而材 料成本不會提高，鑭的含量優(yōu)選為0.17 %，鈷的含量優(yōu)選為17.5 %，鎳的含量優(yōu)選為 11.0%。在本發(fā)明中，由于Fe、Ni與Co可無限互溶，可得到晶格結構形式不同的α、γ和ε相， 另外，碳與鈷在合金中形成Co-C系合金，增強合金的機械強度和抗金屬疲勞能力，另外使得 合金的耐磨性和抗腐蝕性再次提高。
[0020] 錳:0.65%~1.10%，錳是一種弱脫氧劑，合金中添加錳，不但有利于合金的抗蝕 性，而且還能使合金的強度提高，并能降低熱裂紋傾向，改善合金的抗腐蝕性能。隨著錳含 量增加，合金強度有所提高，本發(fā)明將錳含量規(guī)定為〇. 65 %~1.10 %，優(yōu)選為0.88 %。
[0021]磷：0.035%~0.045%，硫：0.03%~0.04%，硅：0.15%~0.355%，磷、硫?qū)μ岣?碳素鋼的抗拉強度有一定的作用，但同時又都增加鋼的脆性，硅可強化鐵素體，提高耐熱性 和耐蝕性，在合金中能降低熔點，改善流動性，但是降低了合金的韌性和塑性，故在合金中 添加了鉬，因此加入鉬0.15%~0.25%，鉬能使鋼的晶粒細化，降低脆性，在高溫時保持足 夠的強度和抗蠕變能力，合金中加入鉬，能提高機械性能，還可以抑制合金的脆性，考慮到 硅、磷、硫與鉬的相互影響，在航空條件及飛機衛(wèi)生間閥門的特殊需求下，本發(fā)明將硅含量 規(guī)定為〇. 1 %~〇. 355 %，優(yōu)選為0.35 % ;鉬含量規(guī)定為0.15 %~0.25 %，優(yōu)選為0.21 %。磷 含量規(guī)定為〇 . 035 %~0.045 %，優(yōu)選為0.040 % ;硫含量規(guī)定為0.03 %~0.04 %，優(yōu)選為 0.03%〇
[0022] 絡：18.0%~20.0%，絡能提尚鋼的抗氧